比特幣挖礦的電力消耗能問題探討

比特幣挖礦的耗電量是近幾年的一個(gè)熱門話題。實(shí)際上，比特幣對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響也成為許多比特幣專家對(duì)數(shù)字貨幣的常用批評(píng)論點(diǎn)之一。

然而，沒有語(yǔ)境的數(shù)據(jù)相當(dāng)具有誤導(dǎo)性，當(dāng)記者撰寫關(guān)于比特幣挖礦的新聞時(shí)，就經(jīng)常是這樣的。（估算的）電力總消耗量確實(shí)很高，且電力消耗隨著網(wǎng)絡(luò)的哈希率的增長(zhǎng)而迅速增長(zhǎng)。但是，挖礦對(duì)世界的影響常常是被歪曲和誤解了。

在這里，我們將比較全球比特幣挖礦的電力消耗和全世界的游戲機(jī)和電腦在電子游戲上的電力消耗。我們也將討論它們各自的電能來源的差別，以及它們對(duì)環(huán)境的影響。

下面，從最常見的比較開始，讓我們先來看看比特幣耗電量對(duì)比國(guó)家耗電量的最新數(shù)據(jù)。

比特幣的電力消耗能和一些國(guó)家的電力消耗相比

在2017年左右的研究流行將比特幣的總共電力消耗與整個(gè)國(guó)家的電耗相比。因此，劍橋大學(xué)發(fā)明了一個(gè)方便的工具，它叫劍橋比特幣能耗指數(shù) （Cambridge Bitcoin Energy Consumption Index CBECI），這個(gè)工具跟蹤比特幣挖礦每年的電力消耗，并進(jìn)行有趣的比較，我們可以從這個(gè)工具得到一些信息。

截至2019年11月，比特幣的估計(jì)能耗與哥倫比亞，委內(nèi)瑞拉和智利這幾個(gè)國(guó)家的能耗水平處于同一范圍。

但應(yīng)該要指出的是，與全球最大的電力消耗國(guó)家相比（中國(guó)每年電能消耗55640億千瓦時(shí)，美國(guó)每年電能消耗39020億千瓦時(shí)），比特幣的能耗只是一個(gè)很小的數(shù)目。

而接下來的比較是我們真正想了解的。

比特幣 vs. 電子游戲——誰(shuí)更耗電？

首先，需要強(qiáng)調(diào)的是以下的計(jì)算結(jié)果可能具有較高的誤差范圍。

比特幣挖礦的能耗高低取決于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的哈希率高低和每個(gè)在使用礦機(jī)效率高低。例如，僅用最新最高效的ASIC礦機(jī)來生產(chǎn)100 Eh/s算力的電耗，比使用2017年或更早版本的ASIC礦機(jī)來生產(chǎn)100 Eh/s算力的電耗少得多。

話雖如此，CBECI使用的一種穩(wěn)健的電力消耗計(jì)算方法，因此我們覺得使用他們截至2019年11月每年715.5億千瓦時(shí)的數(shù)據(jù)是沒問題的。

估算全球電子游戲的耗電量要更困難。其中一個(gè)原因是用于玩游戲的設(shè)備種類繁多。比如PlayStation 4或者Xbox One之類的游戲機(jī)，比例如Digital Storm - Velox之類的高端游戲電腦所消耗的電量更低，因此平等計(jì)算各種游戲主機(jī)的能耗必不會(huì)很準(zhǔn)確。此外，與比特幣礦機(jī)不同的是，電子游戲機(jī)和電腦不像比特幣礦機(jī)那樣全天候運(yùn)行。

想要準(zhǔn)確地估計(jì)全球在電子游戲上的能耗，需要考慮這些因素以及許多其他的因素。這也超過了這短篇博客文章的范圍。幸運(yùn)的是我們可以參考勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 （Lawrence Berkeley National Laboratory）在2018年進(jìn)行了關(guān)于加利福尼亞州范圍內(nèi)的電子游戲能耗的研究。他們考慮了各種因素，例如各種游戲系統(tǒng)的流行性，各自的效率，典型的用戶行為等。

您可以從以下的圖表中更好地透徹了解他們的方法，圖表是基于典型的用戶行為來計(jì)算出的各種游戲系統(tǒng)的加權(quán)消耗。

最終，綜合了所有這些數(shù)據(jù)后，研究團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，2016年在加利福尼亞州年度的視頻游戲電耗大約為41億千瓦時(shí) 。

現(xiàn)在，最后的一步就是根據(jù)加利福尼亞的數(shù)據(jù)，來外推估計(jì)整個(gè)世界范圍內(nèi)電子游戲的電能消耗（再次需要重申，本文的估計(jì)可能具有較高的誤差范圍）。

首先，我們用加利福尼亞的數(shù)據(jù)估算出整個(gè)美國(guó)的游戲消耗。加利福尼亞的人口大約有4千萬(wàn)人，而整個(gè)美國(guó)大約有3.27億人口。如果我們假使美國(guó)其他地區(qū)的視頻游戲玩家的行為類似于加利福尼亞，我們簡(jiǎn)單的將加利福尼亞的每年41億千瓦時(shí)消耗，乘以327/40的比率，我們將得到美國(guó)的電子游戲每年消耗335億千瓦時(shí)電能。

下面，我們使用2019年在WePc上發(fā)布的電子游戲行業(yè)總覽（Video Game Industry Overview），來進(jìn)一步外推全球電子游戲的總能耗。在這種情況下，使用有關(guān)游戲公司收入的數(shù)據(jù)來進(jìn)行推算，比用有關(guān)世界各地的玩家數(shù)量以及他們的典型用戶行為的數(shù)據(jù)來推算，推算的結(jié)果會(huì)更容易更細(xì)致。（請(qǐng)注意，根據(jù)NewZoo“收入是基于每個(gè)國(guó)家的消費(fèi)者支出，不包括硬件銷售，稅收，企業(yè)對(duì)企業(yè)服務(wù)，在線賭博和和博彩收入”）。

考慮到美國(guó)對(duì)全球電子游戲收入貢獻(xiàn)了32%，我們?cè)诖俗龀鲆粋€(gè)（還是很不完美）的假設(shè)，即美國(guó)對(duì)全球電子游戲能耗也貢獻(xiàn)了32%。這樣的話，全球在電子游戲上每年總共消耗1047億千瓦時(shí)的電能。

重點(diǎn)是什么？

基于我們的粗略估計(jì)，截至2019年11月，我們發(fā)現(xiàn)全球在電子游戲上的電力消耗比比特幣挖礦的電力消耗高46%。但是，由于這樣的估計(jì)很不完美，這兩個(gè)行業(yè)的能耗實(shí)際上可能非常接近。而與直接將比特幣挖礦的能耗跟小國(guó)家的年度電能消耗相比，這對(duì)研究當(dāng)今比特幣挖礦的真實(shí)規(guī)模和影響提供更好的語(yǔ)境參考背景。

更重要的是電能的來源。加密貨幣投資和研究公司CoinShares在2019年6月的報(bào)告中估計(jì)，用于比特幣挖礦的電力有超過74％是來自可再生能源。實(shí)際上，比特幣網(wǎng)絡(luò)總哈希率的50-60%來自中國(guó)的四川省。因?yàn)檫@里在雨季時(shí)充滿了廉價(jià)的水電，因?yàn)殡娏茈y存儲(chǔ)或者運(yùn)輸，所以很多冗余電能就被用來進(jìn)行比特幣挖礦。當(dāng)雨季結(jié)束后，許多礦工將他們的礦場(chǎng)轉(zhuǎn)移到其他的地方，利用當(dāng)?shù)氐牧畠r(jià)地?zé)崮芑蛘唢L(fēng)能挖礦。

實(shí)際上，礦工之間為了能夠長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)，他們必須獲得廉價(jià)電力。出于這一經(jīng)濟(jì)上的激勵(lì)，他們不斷尋找成本最低的電價(jià)，許多礦工已經(jīng)在可再生電能生產(chǎn)過量的農(nóng)村地區(qū)開設(shè)了礦場(chǎng)。這也是簡(jiǎn)單的供需關(guān)系：這些地區(qū)的供應(yīng)很高，且基本上沒有任何需求，因?yàn)槎嘤嗟碾娔芎茈y存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)移到有消費(fèi)者的城市區(qū)域。

另一方面，截至2015年，美國(guó)能源信息署（US Energy Information Administration）估計(jì)全球電力的僅有23%來自可再生能源。因?yàn)榇蟛糠滞骐娮佑螒虻那榫埃赡苁前l(fā)生在城市地區(qū)，所以可以合理地推測(cè)，玩電子游戲消耗的可再生能源的比例也是同樣的23%。在這種情況下，我們得出以下分析結(jié)果：

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